Avaliação da influência do tipo e da granulometria dos agregados graúdos na aderência aço-concreto através do método do ensaio APULOT.

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1 Anais do XX Encontro Iniciação Científica ISSN Avaliação da influência do tipo e da granulometria dos agregados graúdos na arência aço-concreto através do método do ensaio APULOT. Márcio Henrique Rossi Júnior Engenharia Civil CEATEC MarcinhoMHRJ@yahoo.com.br Monica Pinto Barbosa Tecnologia do ambiente construído CEATEC Monica.barbosa@puc-campinas.edu.br Resumo: Os isoladores elétricos porcelana, após um terminado período uso, perm suas funções isoladoras, tendo necessida serem substituídos. Dessa forma seu scarte gera zenas toneladas resíduos que ao serem scartados na natureza levam muitos anos para se compor. Uma alternativa para a racionalização do scarte sse material é a sua utilização em substituição aos agregados comumente usados em argamassas e concretos. Lorrain e Barbosa (8) apresentaram uma alternativa simplificada para o ensaio arência PULL-OUT, nominado ensaio APULOT (PULL- OUT modificado) que po ser aplicado em canteiro obras. O conceito do ensaio APULOT é realizar o controle qualida do concreto armado a partir ensaios arência aço-concreto. Trabalhando com quatro tipos diferentes concreto, sendo dois les elaborados com agregado graúdo natural e dois elaborados com agregados oriundos isoladores porcelana em substituição ao agregado natural graúdo, esse trabalho avalia a influência da granulometria do agregado graúdo no ensaio arência aço-concreto através do ensaio APULOT. Os quatro tipos concreto utilizados neste trabalho tiveram as granulometrias dos agregados natural e cerâmica variando entre 12, mm e 19 mm. Os ensaios foram realizados nas idas 3, 7 e 28 dias. O diâmetro das barras aço CA- nervuradas foi 1 mm. Os resultados obtidos confirmam a influência do diâmetro do agregado graúdo na arência aço-concreto. Palavras-chave: Arência aço-concreto, Ensaio APULOT, resistência do concreto. Área do Conhecimento: Engenharia Civil Estruturas CNPq. 1. INTRODUÇÃO No ramo da construção civil, um dos ensaios mais aplicados para o controle da qualida do concreto é o ensaio compressão axial corpos prova. Entretanto, para a execução ste e outros ensaios, é necessário o uso equipamentos apropriados ou a contratação laboratórios especializados. Com o objetivo disponibilizar um ensaio alternativo ao ensaio tradicional resistência à compressão, que permita ser realizado no próprio canteiro obras, maneira simples e com baixo custo, Lorrain e Barbosa [1] apresentaram uma alternativa simplificada para o ensaio arência PULL-OUT, nominado ensaio APULOT (PULL-OUT modificado). O conceito do ensaio APULOT é realizar o controle qualida do concreto armado a partir ensaios arência aço-concreto. O objetivo do ensaio é verificar a resistência à compressão do concreto por meio da tensão arência. A arência aço-concreto é influenciada por diversos fatores, como a resistência do concreto, o comprimento ancoragem, o diâmetro da barra e o tipo e tamanho do agregado graúdo utilizado na elaboração concreto. Para estudar a viabilida do ensaio APULOT como ensaio arência e controle qualida do concreto, vários trabalhos pesquisa estão sendo estudados [2], [3], aprimorados e discutidos por grupos pesquisa do exterior e no Brasil, sobretudo na PUC-Campinas. Acredita-se que sua validação porá proporcionar uma alternativa para a avaliação do controle qualida do concreto armado no ramo da construção civil. O objetivo ssa pesquisa foi avaliar a influência do tipo e da granulometria dos agregados graúdos na arência aço-concreto através do método ensaio APULOT. Para tanto, dois tipos distintos agregados

2 graúdos foram utilizados: o agregado graúdo natural origem basáltica e o agregado graúdo cerâmico oriundo isoladores elétricos porcelana em substituição ao agregado natural, ambos com duas granulometrias diferentes: agregados diâmetros 12, mm e agregados diâmetro 19 mm. A utilização dos resíduos isoladores elétricos porcelana no concreto é uma alternativa para a racionalização do scarte sse material, uma vez que os isoladores elétricos porcelana, após um terminado período uso, perm suas funções isoladoras, tendo necessida serem substituídos. Essa substituição gera zenas toneladas que se forem scartados na natureza levam muitos anos para se compor. 2. RESÍDUOS DE ISOLADORES ELÉTRICOS DE PORCELANA Os isoladores porcelana são materiais constituídos basicamente argila e feldspato e são classificados como cerâmica branca, pois possuem um corpo massa branca recobertos por uma camada vítrea esmalte. Os isoladores elétricos porcelana é um dos materiais que mais geram resíduos, pois, após um terminado período uso, perm suas funções isoladoras, tendo necessida serem substituídos. Os isoladores que perram sua função isoladora são scartados pela concessionaria elétrica e gira em torno 2 toneladas por mês só na região Campinas-SP. Todo este scarte gerado seja durante o processo fabricação, no teste qualida do material ou a substituição ste por outro mais novo resulta em resíduos, que em muitas cidas são colocados sornadamente em áreas não apropriadas, e que pom acarretar danos para a natureza. A Figura 1 ilustra os resíduos porcelana com granulometrias distintas para utilização no concreto. Figura 1. Granulometria (a) 12, mm e (b) 19 mm. 3. CONCRETO COM RESÍDUOS DE PORCELANA Os isoladores elétricos são classificados como Anais do XX Encontro Iniciação Científica ISSN materiais inertes e com composição muito lenta, sendo assim, seu emprego em concretos e argamassas se torna uma alternativa para a racionalização do scarte e uma forma diminuir o impacto ambiental. Segundo [4], os resíduos isoladores elétricos porcelana, são um material com composição química similar à dos agregados naturais. A substituição parcial dos agregados graúdos por resíduos porcelana isoladores elétricos em concreto vem sendo tema pesquisa na PUC-Campinas s ADERÊNCIA AÇO-CONCRETO A arência entre o aço e o concreto é um dos principais requisitos para o bom funcionamento do concreto armado. A razão da existência do concreto armado consiste na ação conjunta entre a armadura e o concreto. Esse resultado só é possível em razão da arência entre os dois materiais, uma vez que para absorver os esforços solicitantes, os dois materiais atuam em conjunto. A arência, também garante a transferência forças entre a barra aço e o concreto e a compatibilida formação entre eles. Esta união dos dois materiais fine o concreto armado como um material estrutural. A tensão arência po ser finida como sendo a relação entre a força atuante na barra e a superfície da barra unida ao concreto. Porém, existem vários fatores que pom influenciar o comportamento da arência, como a resistência mecânica do concreto, diâmetros das barras aço, limite escoamento do aço, ida carga, cobrimento do concreto ao redor das barras, comprimento ancoragem, diâmetro dos agregados, entre outros.. ENSAIO DE ARRANCAMENTO MODIFICADO (APULOT) [1] apresentaram uma alternativa simplificada para o ensaio arrancamento direto PULL-OUT-TEST, nominado ensaio APULOT (PULL-OUT MODIFICADO) que tem como vantagens a verificação das propriedas mecânicas do concreto no próprio canteiro obras. O ensaio APULOT utiliza como mol corpo-prova garrafas plástico PET cilíndricas, as quais vem possuir um diâmetro mínimo 8 cm e se possível um formato mais homogêneo na zona arente. Outra vantagem, além por reutilizar

3 garrafas plástico PET, é o fato, no momento do ensaio, o corpo prova se manter ntro do invólucro plástico da garrafa PET, o que leva a uma diminuição da formação lateral do corpo prova. O conceito do ensaio APULOT é realizar o controle qualida do concreto armado a partir ensaios arência aço-concreto. Um dos objetivos sse ensaio é verificar a resistência à compressão do concreto por meio da tensão arência. Ele po ser realizado no próprio canteiro obras, maneira bastante simplificada. Acredita-se que com a validação do ensaio APULOT, po-se proporcionar uma alternativa controle qualida importante nas construções civis, pois o mesmo po ser realizado in loco". Grupos pesquisa do Paraguai, França, Espanha, Tunísia e Brasil, sobretudo na PUC-Campinas estão estudando, aprimorando e discutindo os procedimentos ste novo ensaio. A Figura 2 ilustra os talhes do ensaio APULOT. Figura 2 Detalhes do ensaio arrancamento APULOT 6. MATERIAIS E MÉTODOS Para a preparação do concreto utilizou-se dois tipos agregado graúdo; agregado graúdo origem basáltica e agregado graúdo resíduos porcelana oriundo isoladores elétricos porcelana: diâmetros 12, mm e 19 mm. Para a realização do ensaio arrancamento APULOT, foram utilizadas garrafas PET volume 3 L e 3,3 L, além barras aço 1 mm diâmetro. O comprimento ancoragem das barras foi finido em 1 cm. A Figura 3 ilustra as garrafas PET utilizadas nos ensaios. Anais do XX Encontro Iniciação Científica ISSN Figura 3. (a) Garrafa 3L e (b) e garrafas pronta para concretagem. Após a preparação dos mols garrafa PET e preparação das barras aço e da produção do concreto, foram realizados ensaios ruptura dos corpos prova para a obtenção das resistências à compressão axial e tração por compressão diametral nas idas 3, 7 e. Também foram realizados ensaios para terminação do módulo elasticida do concreto aos. Simultaneamente a esses ensaios foram realizados os ensaios arência APULOT nas idas 3, 7 e. Neste estudo o comprimento ancoragem foi fixado em 1 cm, tendo sido o mesmo valor usado nos ensaios APULOT realizados por []. Para aplicação da carga utilizou-se um macaco hidráulico pistão vazado com capacida 6 Toneladas, conectado a uma bomba manual pressão. As leituras das formações que ocorriam na célula carga e as slocamento linear acontecidas no LVDT (Linear variable differential tranformer) foram feitas pelo sistema aquisição dados. A Figura 4 ilustra o ensaio arência APULOT. Figura 4 Macaco hidráulico utilizado no ensaio arrancamento APULOT. 7. RESULTADOS

4 Tensão arência Resistência à compressão As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados obtidos para os ensaios resistência à compressão, resistência à tração e módulo elasticida para os concretos com agregados graúdos naturais e para os concretos com resíduos porcelana, respectivamente, elaborados com diferentes granulometrias, elaborados segundo [6], [7] e [8], respectivamente. Tabela 1. Ensaios propriedas mecânicas do concreto com agregado graúdo natural. Propriedas Mecânicas do Concreto elaborado com Agregado Graúdo Natural. Granulometria do agregado natural 12, (mm) 19 (mm) Ida ruptura (dias) Resistência à compressão Anais do XX Encontro Iniciação Científica ISSN Resistência à tração diametral Módulo elasticida (GPa) 3 46,4 3, ,9 3,1-28 6,8 4,2 44,4 3 4,98,88-7,23 4, ,18 6,7 48,21 Tabela 2. Ensaios propriedas mecânicas do concreto com agregado graúdo resíduo porcelana. Granulometri a do agregado porcelana 12, (mm) 19 (mm) Propriedas Mecânicas do concreto elaborado com Agregado Graúdo resíduo porcelana. Ida ruptura (dias) Resistência à compressão Resistencia á Tração diametral Módulo elasticida (GPa) 3 28,33 3, ,33 4, ,74 4,64 6,3 3 29, 4, ,62 4, ,12 3,87 6, Ida (dias) BN 12, BN 19 BC 12, BC 19 Figura Resistência à compressão aos 3, 7 e. O concreto produzido com agregado graúdo natural obteve um aumento da resistência à compressão acordo com o aumento do diâmetro do agregado. Para o concreto produzido com agregado graúdo resíduo porcelana, houve o inverso, a resistência à compressão aumentou acordo com a redução do diâmetro do agregado. Observa-se também que o valor do módulo elasticida dos concretos elaborados com resíduos porcelana foi superior àqueles elaborados com agregados naturais. As Figuras 6 à 9 apresentam os resultados obtidos para os ensaios arrancamento APULOT. Em todos os ensaios arência APULOT realizados com os concretos elaborados com brita natural e com resíduo porcelana, ambos 12, mm e 19 mm e barras aço diâmetro 1 mm, houve ruptura da barra aço. Nota-se que existe um pico nos gráficos e posteriormente uma queda acentuada, o que caracteriza o tipo ruptura da barra aço. 2 1 BN 12,, 1 Figura 6: Tensão arência versus slocamento do concreto com brita natural diâmetro 12, mm.

5 Tensão arência Tensão arência Tensão arência Anais do XX Encontro Iniciação Científica ISSN BN 19 1, 1 Figura 7: Tensão arência versus slocamento do concreto com brita natural diâmetro 19 mm. 1, 1 Figura 8: Tensão arência versus slocamento do concreto com resíduo cerâmica diâmetro 12, mm. 1 BC 12, BC 19, 1 Figura 9: Tensão arência versus slocamento do concreto com resíduo cerâmica diâmetro 19 mm. A Figura 1 (a) e (b) ilustra a ruptura da barra e o interior um corpo prova após o ensaio arrancamento APULOT. 8. CONCLUSÃO Este estudo teve por objetivo principal comparar a influência dos agregados graúdos diâmetros diferentes, 12, mm e 19 mm, no comportamento da resistência à compressão dos concretos e da tensão arência aço-concreto, usando o ensaio arência APULOT. Observou-se que no tangente aos ensaios arência aço-concreto não houve slizamento da barra aço em relação ao concreto, acontecendo antes, a ruptura da barra aço, para todos os tipos concreto produzidos, seja com brita natural ou com resíduo cerâmico. Isso aconteceu, pois, inpenntemente do tipo concreto, a resistência à compressão foi superior ao limite para ocorrer ruptura por slizamento. Entretanto, nos ensaios propriedas mecânicas do concreto observa-se que o concreto elaborado com agregado graúdo natural, obteve um aumento da resistência à compressão acordo com o aumento do diâmetro do agregado. Para o concreto produzido com agregado graúdo resíduo cerâmico, houve o inverso, a resistência à compressão aumentou ligeiramente acordo com a redução do diâmetro do agregado. Em resumo, os concretos elaborados com agregados graúdos diâmetros superiores obtiveram maior ganho resistência à compressão, assim como os concretos elaborados com agregados naturais. Para os ensaios arência APULOT, há necessida se aumentar o diâmetro das barras aço ou diminuir a resistência à compressão do concreto, para melhor verificar o comportamento arência da barra aço em relação ao concreto.

6 Anais do XX Encontro Iniciação Científica ISSN REFERÊNCIAS [1] LORRAIN, M; BARBOSA P. M. Controle qualida dos concretos estruturais: ensaio arência aço-concreto. Revista Concreto & Construções, São Paulo, v.36, n.1, p.2-7, 8. [2] A. E. P. G. De Avila Jacintho; L. L. Pimentel; M. P. Barbosa; P. S. P. Fontanini. Steel and concrete bond stress: a contribution to the study of APULOT tests using concrete with rubber addition. Revista IBRACON Estruturas e Materiais, v. 7, p , 14. [3] VALE SILVA, B. Investigação do potencial dos ensaios APULOT e pull-out para estimativa da resistência a compressão do concreto. 178f. 1. Dissertação (mestrado em Engenharia Mecânica) - Universida Estadual Paulista. Faculda Engenharia Ilha Solteira, Ilha Solteira, 1. [4] CAMPOS, Marco Antônio. Estudo do reaproveitamento isoladores elétricos porcelana como agregados em argamassas e concretos f. Dissertação (Mestrado) - Curso Faculda Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Universida Estadual Campinas, Campinas, 9. [] GARCÍA-TAENGUA E.; MARTÍ-VARGAS J. R.; SERNA-ROS P.. Bond of reinforcement in concrete applied to concrete quality control: The Bottle Bond Test. Strain, v., p.7 67, 14. [6] Associação Brasileira Normas Técnicas. NBR 739: concreto ensaios compressão corpos-prova cilíndricos. Rio Janeiro: ABNT, 7. 9p. [7] Associação Brasileira Normas Técnicas - ABNT. NBR 7222 argamassa e Concreto - terminação da resistência à tração por compressão diametral corpos--prova Cilíndricos. Rio janeiro p. [8] Associação Brasileira Normas Técnicas - ABNT NBR 822 Concreto- Determinação dos módulos estáticos elasticida e formação e da curva tensão formação. Rio Janeiro. 8. 9p. [9] Alhadas, M.F.S.; Estudo da influência do agregado graúdo diferentes origens mineralógicas nas propriedas mecânicas do concreto, 8, Dissertação (Mestrado), Escola Engenharia, UFMG, 8. [1] Associação Brasileira Normas Técnicas NBR748: Determinação da resistência a tração do aço com patamar escoamento. Rio Janeiro, 7. 13p. [11] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM C234: standard test method for comparing concretes on the basis of the bond veloped with reinforced steel. Philalphia, p. [12] CAMPOS, Marco Antônio. Análise microestrutural e das propriedas mecânicas e durabilida argamassas e concretos com isoladores elétricos porcelana. Tese Doutorado, Faculda Engenharia Civil FEC, UNICAMP, Brasil, 11. [13] RILEM/CEB/FIP-RC6 (1983) - Bond Test for Reinforcement Steel: 2. Pull-Out Test (Revised Edition). CEB Manual on Concrete Reinforcement Technology, Lausanne, 3 p. [14] SILVA, B.V.; BARBOSA, M.P.; SILVA FILHO, L. C. P.; LORRAIN, M.S. Experimental investigation on the use of steel-concrete bond tests for estimating axial compressive strength of concrete: part 1. Revista IBRACON Estruturas e Materiais, v. 6, p , 13. [] SILVA, B.V.; BARBOSA, M.P.; SILVA FILHO, L. C. P.; LORRAIN, M.S. Experimental investigation on the use of steel-concrete bond tests for estimating axial compressive strength of concrete - part 2: APULOT. Revista IBRACON Estruturas e Materiais, v. 7, p , 14.